软木板材密实化处理系统及其处理方法与流程

本发明涉及一种对人工速生林软木材料进行密实化处理的设备和处理工艺，属于木材加工技术领域。

背景技术：

木材是人类最早认识和利用的自然资源之一，因取得和加工容易，是一种广泛用于工业及建筑家居木质材料。我国是森林资源缺乏同时又是木材消耗量极大的国家。目前，我国实行封山育林和禁止采阀天然林的林业政策，优质木材(俗称硬木)的原料几乎全部来源于进口，随着世界范围内天然林的减少，各国都加强了对优质木材的管控，部分国家甚至限制优质木材原料的出口。通过技术手段对人工速生林（气干密度350～550kg/m³）生产的木材（俗称软木）进行密实化改性处理，生产出一种材质紧实、稳定性强、具有比较好的物理和力学性能的新型高密度木材，克服人工速生林软木密度小、硬度低、木质疏松、物理和力学性能差和易变形等缺陷，使之成为替代进口的优质木材，以满足市场的消费需求，是本领域技术人员亟待解决的问题。

目前，通常的方法是高温蒸汽对预处理的软木板材蒸煮、干燥等步骤来改善木材本身的稳定性、吸湿性和防腐性，但加工所得制品密度增加小且一致性较差。中国专利文献cn104400863b（申请号：201410721379.5）公开了一种用于将软木压密变硬木的设备，设备包括压密支架、加热系统、加压组件以及热压盘，其利用木材内部的水分保湿并通过高温高压调节下排除杂质，将蒸汽注入、预热、压密一体化，但一次性热压成型密度增加小，木材容易变形。中国专利文献cn101966713b（申请号:201010522617.1）公开了一种木材密实化的方法和由该方法获得的密实化木材，该方法将木材的横截面用疏水性材料密封，木材表面和/或浅层附着上软化剂，再在软化剂的沸点温度以上进行热压，使木材密实化，其采用了特殊的试剂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种自动化程度高，效率高，可有效提高木材密实度的软木板材密实化处理系统，以及采用该系统的软木板材密实化处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种软木板材密实化处理系统，包括至少两组串联设置的热压单元和位于热压单元后方的隧道式后处理单元；所述热压单元包括隧道式微波加热装置，穿过所述隧道式微波加热装置的物料输送带和位于所述物料输送带后方的热压辊组件，所述隧道式微波加热装置包括位于前端靠近进料口的前微波屏蔽仓、位于中间的微波加热仓和位于后端靠近出料口的后微波屏蔽仓，所述热压辊组件包括上下对称设置且相向同步转动的至少两对热压辊；所述隧道式后处理单元包括从前至后依次设置的高温加热仓、高温排湿仓、热风干燥仓、冷风干燥仓和恒温恒湿养生仓；所述高温加热仓、高温排湿仓、热风干燥仓、冷风干燥仓和恒温恒湿养生仓内均设有压辊输送组件，所述压辊输送组件包括上下对称设置且相向同步转动的多对输送压辊。

上述热压辊是电磁感应热压辊。

上述热压辊是导热油热压辊，所述热压辊的内部设有导热油腔，所述导热油腔的一端设有堵头，所述热压辊的两端设有密封所述导热油腔的盘根，所述热压辊还设有插入导热油腔内的加热元件。

上述热压辊的外表面设有镜面模具、浮雕面模具或仿古面模具。

上述物料输送带是皮带输送带或链条输送带。

上述微波加热仓内设有微波发生器，所述前微波屏蔽仓和后微波屏蔽仓内均设有微波抑止器；

上述高温加热仓和高温排湿仓内均设有电热元件，所述高温排湿仓、热风干燥仓和冷风干燥仓均设有将仓内空气向外排的排风扇，所述热风干燥仓设有用于向热风干燥仓内吹入热风的热风机，所述冷风干燥仓设有用于向冷风干燥仓内吹入室温空气的风机，所述恒温恒湿养生仓内设有恒温恒湿空调系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种软木板材密实化处理方法，包括以下具体步骤：

a.将气干密度为350kg/m³～550kg/m³的木材按一定规格加工成板材。

b．将加工后的板材蒸煮加湿，使其含水率大于30%，然后通过气干或窑干进行干燥，控制含水率为12%～20%；所述的含水率=（湿重-干粒重）/干粒重×100%，下同。

c．将加湿干燥后的板材置于物料输送带上先通过隧道式微波加热装置进行微波加热脱水干燥，然后通过热压辊组件进行连续辊压处理，重复本步骤至少两次。

d．板材进入隧道式后处理单元依次进行高温加热、高温排湿、热风干燥、冷风干燥和恒温恒湿养生，本步骤至少持续12h。

上述步骤b中的蒸煮加湿是在密闭的压力容器中水煮或蒸气煮，蒸煮加湿的时间为30min～60min，蒸煮加湿的温度为70℃～90℃。

上述步骤c中微波加热脱水干燥的温度为110℃～150℃，连续辊压处理的温度为110℃～135℃，压力为15kg/cm²～35kg/cm²，辊压速度为0.5m/min～15m/min，保压时间大于120min，连续辊压处理可以采用镜面模具、浮雕面模具或仿古面模具。

上述步骤d中高温加热、高温排湿和热风干燥的温度为50℃～70℃，冷风干燥的温度为室温，高温加热、高温排湿、热风干燥、冷风干燥和恒温恒湿养生时，通过输送压辊对板材加压，压力为2kg/cm²～10kg/cm²。隧道式后处理单元在前段施加一定压力防止木材变形即可。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的软木板材密实化处理方法将人工速生林原木（例如杨木、松木、杉木、椿木、桉木和樟木等）通过加工处理、高温加湿、多次微波加热热压、隧道式辊压排湿干燥平衡养生处理等步骤，可以快速排除人工速生林软木内部所含有的抽提物（挥发油、树脂、鞣质和其他酚类化合物），使得软木板材内部纤维间缝隙密实、细胞腔及导管状组织结构受内外压力发生不可逆的干缩变化。所制成的木材密度、水分大小可控，其内部所含有的挥发油、树脂、鞣质和其他酚类化合物等物质基本被排除，具有很好的物理力学性能，具有极好的防水性和尺寸稳定性。木材密度可以达到750kg/m³，径向湿胀率小于0.2%、弦向湿胀率小于0.5%、纵向（顺向）湿胀率小于0.1%。本发明的软木板材密实化处理系统具有自动化程度高、结构简单、操作容易、效率高等特点。

（2）本发明的软木板材密实化处理系统在木材热压前采用微波加热的方式进行加热，微波加热热源来自木材内部，加热均匀，效率快，可以更好的将木材内部的所含有的抽提物（挥发油、树脂、鞣质和其他酚类化合物）排出，微波加热后直接用热压辊进行热压，可以尽量避免木材变形开裂，并且通过对热压辊筒圆周表面形状的改变，所制得高密度板材的表面可以是镜面、浮雕面或仿古面。

（3）本发明的软木板材密实化处理方法本发明对经过加工处理的人工速生林规格板材进行高温加湿时，采用了在密闭的压力容器（木材蒸煮罐）中进行水煮或蒸气煮，在蒸煮的过程中，板材的纤维间缝隙吸湿澎胀、细胞腔及导管状结构内压力增大，从而使板材内原含有的空气及抽提物被水置换出来，经过蒸煮后的软木板材可塑性好，在后续的微波加热热压处理中不易开裂。

（4）本发明的软木板材密实化处理系统采用隧道式后处理单元，使得热压后的木材依次经过高温加热、高温排湿、热风干燥、冷风干燥和恒温恒湿养生工序，使得板材的稳定性、耐水性更好，在隧道式后处理单元的前段施加一定的压力可以使得木材变形量更小。

附图说明

下面结合附图对本发明实施方式所述的软木板材密实化处理系统作进一步说明。

图1是本发明实施例1的软木板材密实化处理系统的结构示意图；

图2是图1中的软木板材密实化处理装置的俯视结构示意图；

图3是实施例1的第一组热压单元的加热辊的结构示意图；

图4是实施例1的第二组热压单元的加热辊的结构示意图；

图5是实施例1的第三组热压单元的加热辊的结构示意图。

上述附图的标记如下：

隧道式微波加热装置1，物料输送带2，热压辊组件3，热压辊31，导热油腔311，堵头312，盘根313，加热元件314，隧道式后处理单元4，高温加热仓41，高温排湿仓42，热风干燥仓43，冷风干燥仓44，恒温恒湿养生仓45，压辊输送组件46。

具体实施方式

实施例1

见图1和图2，本实施例的软木板材密实化处理系统，包括三组串联设置的热压单元和位于热压单元后方的隧道式后处理单元4。热压单元包括隧道式微波加热装置1，穿过隧道式微波加热装置的物料输送带2和位于物料输送带2后方的热压辊组件3。物料输送带2是皮带输送带。隧道式微波加热装置1包括位于前端靠近进料口的前微波屏蔽仓11、位于中间的微波加热仓12和位于后端靠近出料口的后微波屏蔽仓13。微波加热仓12内设有微波发生器，前微波屏蔽仓11和后微波屏蔽仓13内均设有微波抑止器。热压辊组件3包括上下对称设置且相向同步转动的三对热压辊31。隧道式后处理单元4包括从前至后依次设置的高温加热仓41、高温排湿仓42、热风干燥仓43、冷风干燥仓44和恒温恒湿养生仓45。高温加热仓41、高温排湿仓42、热风干燥仓43、冷风干燥仓44和恒温恒湿养生仓45内均设有压辊输送组件46。压辊输送组件46包括上下对称设置且相向同步转动的多对输送压辊。每对热压辊31中一根是主动辊，另一根是从动辊。

见图2至图4，热压辊31是导热油热压辊，热压辊31的内部设有导热油腔311，导热油腔311的一端设有堵头312，热压辊31的两端设有密封导热油腔311的盘根313，热压辊31还设有插入导热油腔311内的加热元件314。加热元件314是加热管。第一组热压单元的热压辊31的外表面设有镜面模具。第二组热压单元的热压辊31的外表面设有浮雕面面模具。第三组热压单元的热压辊31的外表面设有仿古面模具。

高温加热仓41和高温排湿仓42内均设有电热元件，高温排湿仓42、热风干燥仓43和冷风干燥仓44均设有将仓内空气向外排的排风扇，热风干燥仓43设有用于向热风干燥仓43内吹入热风的热风机，冷风干燥仓44设有用于向冷风干燥仓44内吹入室温空气的风机，恒温恒湿养生仓45内设有恒温恒湿空调系统。

实施例2

本实施例的软木板材密实化处理系统，其余部分与实施例1相同，不同之处在于：热压辊31是电磁感应热压辊。

实施例3

本实施例的软木板材密实化处理系统，其余部分与实施例1相同，不同之处在于：物料输送带2是链条输送带。

实施例4

本实施例的软木板材密实化处理系统，其余部分与实施例1相同，不同之处在于：第一、二、三组热压单元的热压辊31的外表面军设有镜面模具。

应用例1

本应用例的软木板材密实化处理方法，采用实施例1的处理系统，包括以下具体步骤：

a.将速生林的杨树（气干密度386kg/m³）进行锯切、刨削、砂光等定长、定宽、定厚加工处理制成一定规格的板材。

b．在封闭的木材蒸煮罐内对杨树板材进行高温加湿蒸煮，使其含水率大于其纤维饱和点30%，蒸煮加湿的时间为50min，蒸煮加湿的温度为90℃。然后通过气干的方式进行干燥，控制含水率为15%。

c．将加湿干燥后的板材置于物料输送带2上依次通过第一、二、三组热压单元，各组先通过隧道式微波加热装置1进行微波加热脱水干燥，然后通过热压辊组件3进行连续辊压处理。微波加热脱水干燥的温度为125℃，连续辊压处理的温度为125℃，压力为25kg/cm²，辊压速度为10m/min，保压时间大于120min。

d．板材进入隧道式后处理单元4依次进行高温加热、高温排湿、热风干燥、冷风干燥和恒温恒湿养生，持续15h。高温加热、高温排湿和热风干燥的温度为60℃，冷风干燥的温度为室温。高温加热、高温排湿和热风干燥的压辊输送组件46对板材施加7kg/cm²的压力。制得的高密度杨木型材的气干密度750kg/m³。

应用例2

本应用例的软木板材密实化处理方法，采用实施例4的处理系统，包括以下具体步骤：

a.将速生林的松树（气干密度422kg/m³）进行锯切、刨削、砂光等定长、定宽、定厚加工处理制成一定规格的板材。然后通过窑干的方式进行干燥，控制含水率为18%。

b．在封闭的木材蒸煮罐内对杨树板材进行高温加湿蒸煮，使其含水率大于其纤维饱和点30%，蒸煮加湿的时间为60min，蒸煮加湿的温度为85℃。

c．将加湿干燥后的板材置于物料输送带2上依次通过第一、二、三组热压单元，各组先通过隧道式微波加热装置1进行微波加热脱水干燥，然后通过热压辊组件3进行连续辊压处理。微波加热脱水干燥的温度为120℃，连续辊压处理的温度为120℃，压力为30kg/cm²，辊压速度为5m/min，保压时间大于120min。

d．板材进入隧道式后处理单元4依次进行高温加热、高温排湿、热风干燥、冷风干燥和恒温恒湿养生，持续12h。高温加热、高温排湿和热风干燥的温度为60℃，冷风干燥的温度为室温。高温加热、高温排湿和热风干燥的压辊输送组件46对板材施加8kg/cm²的压力。制得的高密度松木型材的气干密度750kg/m³。

应用例3

本应用例的软木板材密实化处理方法，采用实施例1的处理系统，包括以下具体步骤：

a.将速生林的松树（气干密度422kg/m³）进行锯切、刨削、砂光等定长、定宽、定厚加工处理制成一定规格的板材。

b．在封闭的木材蒸煮罐内对杨树板材进行高温加湿蒸煮，使其含水率大于其纤维饱和点30%，蒸煮加湿的时间为60min，蒸煮加湿的温度为80℃。然后通过气干的方式进行干燥，控制含水率为13%。

c．将加湿干燥后的板材置于物料输送带2上依次通过第一、二、三组热压单元，各组先通过隧道式微波加热装置1进行微波加热脱水干燥，然后通过热压辊组件3进行连续辊压处理。微波加热脱水干燥的温度为130℃，连续辊压处理的温度为130℃，压力为35kg/cm²，辊压速度为3m/min，保压时间大于120min。

d．板材进入隧道式后处理单元4依次进行高温加热、高温排湿、热风干燥、冷风干燥和恒温恒湿养生，持续18h。高温加热、高温排湿和热风干燥的温度为60℃，冷风干燥的温度为室温。高温加热、高温排湿的压辊输送组件46对板材施加10kg/cm²的压力，热风干燥的压辊输送组件46对板材施加5kg/cm²的压力。制得的高密度松木型材的气干密度800kg/m³。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明实施方式所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。